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Dokumentenidentifikation DE102005047113A1 19.04.2007
Titel Elastisch verformbare Strömungsleitelemente
Anmelder Armlich, Gerhard, 76571 Gaggenau, DE
Erfinder Armlich, Gerhard, 76571 Gaggenau, DE
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Anmeldedatum 30.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005047113
Offenlegungstag 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse B62D 37/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62D 35/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B63B 1/32(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B64C 21/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F15D 1/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein elastisch deformierbares Strömungsleitelement auf, das an einem fahrzeugfesten Trägerbauteil so angebracht ist, um aus einer Ruheposition heraus eine aerodynamische Wirkposition einnehmen zu können. Das Strömungsleitelement ist ein elastisch aufblasbarer Gassack oder eine mit dem Trägerbauteil zusammenwirkende elastisch dehnbare Membran, deren aerodynamische Form durch zumindest ein unelastisches, flexibel deformierbares Formgebungmittel bestimmt wird, das jeweils mit dem Trägerbauteil und dem Gassack oder der Membran verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem elastisch verformbaren Strömungsleitelement, das an einem fahrzeugfesten Trägerbauteil so angebracht ist, um aus einer Ruheposition heraus eine aerodynamische Wirkposition einnehmen zu können.

Bekanntermaßen haben Fahrzeuge zu Luft, Land oder Wasser einen sogenannten Strömungswiderstand bzw. Luftwiderstand. Der Strömungswiderstand hängt unter Anderem von der Dichte des das Fahrzeug umgebenden, strömenden Fluids, der Strömungsgeschwindigkeit, der projizierten Frontfläche des Fahrzeugs und dem sogenannten Strömungswiderstandskoeffizienten ab. Dabei stellt der Strömungswiderstandskoeffizient ein relatives Maß für den Strömungswiderstand dar, welcher von der fluiddynamischen bzw. aerodynamischen Form des Fahrzeugs abhängt. Daher werden Fahrzeuge wie beispielsweise Kraftfahrzeuge (LKW, PKW) unter Berücksichtigung des Strömungswiderstandskoeffizienten, welchen es unter Anderem möglichst niedrig zu halten gilt, konstruiert, um dadurch einen möglichst geringen Strömungswiderstand des Kraftfahrzeugs zu erlangen. Durch derartige konstruktive Maßnahmen kann beispielsweise der Kraftstoffverbrauch als Folge verringert werden.

Allerdings befindet sich der Konstrukteur bei der Gestaltung eines aerodynamisch vorteilhaft geformten Kraftfahrzeugs in einem gewissen Zielkonflikt, da ebenso designtechnische Gesichtspunkte des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen sind, welche oftmals aus strömungstechnischer Sicht gesehen ungünstig sind.

Daher sind Kraftfahrzeughersteller dazu gezwungen, einen Kompromiss zwischen der ästhetischen Formgebung bzw. dem Design des Kraftfahrzeugs und der strömungswiderstandstechnischen, den Strömungswiderstandskoeffizienten betreffenden Formgebung einzugehen. Daran anknüpfend entspringt die Idee der ein- und ausfahrbaren, elastisch verformbaren Strömungsleitelemente.

Der Grundgedanke dieser Idee ist, bei beispielsweise hoher Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs eine aerodynamisch vorteilhafte Form der designtechnisch günstigen Form des Kraftfahrzeugs vorzuziehen, während bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs das Design maßgebend ist.

Diesen Grundgedanken folgend sind aus dem Stand der Technik ein- und ausfahrbare Strömungsleitelemente bekannt. Beispielsweise schildert die europäische Patentschrift EP 1319585A2 ein Kraftfahrzeug mit einer Luftleiteinrichtung umfassenden Frontpartie. Die darin beschriebene Luftleiteinrichtung wird durch einen Luftsack oder Luftschlauch, welcher als pneumatisches Betätigungselement fungiert, aus einer Ruhestellung, d.h. einer eingeklappten an dem Kraftfahrzeug anliegenden Stellung, in eine Wirkstellung, d.h. einer ausgeklappten Stellung, verlagert. Die obige Luftleiteinrichtung besteht aus einem dehnbaren und elastischen Material und umfasst eine an der Frontpartie des Kraftfahrzeugs biegbar angebrachte Spoilerlippe. Der Luftsack ist zwischen der Spoilerlippe und einem an der Frontpartie des Kraftfahrzeugs befindlichen Karosseriebauteil angeordnet. Bei Aufblasen des Luftsacks wird die Spoilerlippe in eine ausgeklappte Stellung verlagert, wodurch diese elastisch verformt wird und der Strömungswiderstand gemäß der Anordnung der Spoilerlippe verändert wird. Bei Auslassen der Luft aus dem Luftsack verlagert sich die Spoilerlippe aufgrund deren Eigenelastizität zur eingeklappten Stellung zurück. Der Luftsack oder Luftschlauch kann mehrere Luftkammern aufweisen, die untereinander verbunden sind. Ebenso können in dem Luftsack angeordnete, streifenförmige und mit der Innenwand von diesem verbundene Formgebungslaschen vorgesehen sein, die den mit Luft gefüllten Luftsack in eine vorbestimmte Form bringen, d.h. nur ein vorbestimmtes Füllvolumen maximal zulassen.

Allerdings ist es bei der vorstehend beschriebenen Luftleiteinrichtung des Stands der Technik nicht möglich, deren Form bzw. die Form der Spoilerlippe exakt mit der entsprechenden Oberfläche des Fahrzeugs harmonisch anzugleichen. Bei Aufblasen des Luftsacks wird die Spoilerlippe aus deren eingeklappter Stellung in die ausgeklappte Stellung verlagert bzw. gebogen, wodurch die Spoilerlippe elastisch verformt wird. Wird die in dem Luftsack befindliche Luft wieder ausgelassen, kehrt die Spoilerlippe aufgrund deren Eigenelastizität in deren Ausgangszustand zurück. Die darin eingenommene Form wird bei der Herstellung festgelegt und ist ausschließlich unter aerodynamischen Gesichtspunkten gewählt.

Somit ist die Form der Spoilerlippe zwangläufig nicht exakt mit der designerischen Form des Fahrzeugs angleichbar, sondern weicht hiervon ab. Die in dem Luftsack befindlichen Formgebungslaschen können zwar die Form bzw. das Füllvolumen des Luftsacks vorgeben und somit das Ausmaß der Biegung der Spoilerlippe festlegen, jedoch nicht deren Formgebung bestimmen. Dadurch ist mit den dem Stand der Technik entspringenden Lehren nicht möglich, dem Luftleitelement eine exakte strömungsgünstige Form im ausgeklapptem Zustand und zugleich auch designerisch optimierte Form im eingeklappten Zustand zu verleihen.

Bei der Verringerung des Strömungswiderstands bei Kraftfahrzeugen bzw. bei der Optimierung des Strömungswiderstandskoeffizienten von Kraftfahrzeugen ist jedoch die aerodynamisch exakte Form von Strömungsleitelementen äußerst bedeutend, um eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Strömungswiderstands erzielen zu können.

Daher liegt der eingangs genannten Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsleitvorrichtung bereitzustellen, deren elastisch verformbares Strömungsleitelement in dessen Form in einer Wirkstellung aerodynamisch exakt festlegbar ist und sich gleichzeitig der designerisch optimierten Fahrzeugform im eingefahrenen Zustand angleicht.

Der Grundgedanke der Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, auf aus dem Stand der Technik bekannte Spoilerkonstruktionen mit Spoilerlippen zu verzichten und stattdessen den Luft- oder Gassack selbst, welcher bisher nur als Betätigungseinrichtung einer Spoilerlippe fungierte, als Strömungsleitelement umzugestalten.

Demzufolge wird vorstehend genannte Aufgabe bei der Strömungsleitvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 insbesondere dadurch gelöst, dass das Strömungsleitelement ein elastisch aufblasbarer Gassack oder eine mit dem Trägerbauteil zusammenwirkende elastisch dehnbare Membran ist, deren aerodynamische Form durch zumindest ein unelastisches, flexibel deformierbares Formgebungsmittel bestimmt wird, das jeweils mit dem Trägerbauteil und dem Gassack oder der Membran verbunden ist.

Aufgrund des unelastischen, aber flexibel deformierbaren Formgebungsmittels kann die Form des elastisch aufblasbaren Strömungsleitelements in Wirkstellung, bei welcher das Formgebungsmittel gespannt ist, entsprechend der Abmaße, der Anzahl sowie der Anordnung des Formgebungsmittels exakt festgelegt werden. Gleichzeitig kann sich das elastisch aufblasbare Strömungsleitelement beim Einfahren in dessen Ruheposition exakt der designerisch optimierten Form des Fahrzeugs angleichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Strömungsleitvorrichtung in einer Ruhestellung (eingefahrene Stellung) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

2 zeigt die Strömungsleitvorrichtung von 1 in einer Wirkstellung (ausgefahrene Stellung).

Vorab sei darauf hingewiesen, dass die nachstehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung in Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug erfolgt. Jedoch ist deren Einsatz ebenso bei anderen Fahrzeugen, die sich beispielsweise zu Land (Motorräder, Lokomotiven etc.), Wasser (Schiffe etc.) und Luft (Flugzeuge, Gleitschirme etc.) bewegen, denkbar.

Die Strömungsleitvorrichtung gemäß der Erfindung weist eine elastisch verformbare, vorzugsweise aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff bestehende Strömungsleithülle 1 auf, welche als ein Strömungsleitelement (beispielsweise auch als Spoiler) dient und an einer karosserieseitigen Trägerplatte 2 eines Kraftfahrzeugs befestigt ist. Dabei kann die als Trägerbauteil fungierende Trägerplatte 2 Bestandteil eines Kraftfahrzeugrahmens oder separat an dem Kraftfahrzeugrahmen montiert sein und an beliebigen Orten des Kraftfahrzeugs, beispielsweise aerodynamisch sinnvollen Stellen, angeordnet sein.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Trägerplatte 2 hinter Karosseriebauteilen 7 des Kraftfahrzeugs angeordnet bzw. nach hinten bezüglich der Karosseriebauteile 7 versetzt. Die Strömungsleithülle 1 ist derart beschaffen, dass diese als eine Fortführung der an der Strömungsleitvorrichtung angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteile 7 des Kraftfahrzeugs ausgeführt ist. Dadurch wirkt diese in dessen Ruhestellung, worauf später im Detail eingegangen wird, wie ein Karosseriebauteil 7 des Kraftfahrzeugs, wodurch die optischen bzw. designtechnischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs nicht negativ beeinträchtigt werden. Aus obigen Grund ist die Strömungsleithülle 1 vorzugsweise glatt und farbig, d.h. in der Farbe der angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteile 7, ausgeführt.

Die Strömungsleithülle 1 deckt die karosserieseitige Trägerplatte 2 fluidabdichtend derart ab, dass ein in sich geschlossener Zwischenraum 3 ausgebildet wird. So ist unter Anderem denkbar, dass die Strömungsleithülle 1 auf die Trägerplatte 2 mit einem Spezialkleber aufgeklebt ist.

Ebenso sind aber weitere Befestigungsformen wie eine Nietverbindung, Schraubenverbindung etc. möglich. Dabei ist allerdings zusätzlich ein Dichtungsmittel zu verwenden, sofern die entsprechende Befestigungsform nicht fluidabdichtend ist. Dieses kann beispielsweise ein Silikon sein, welches nach Befestigung der Strömungsleithülle 1 an der Trägerplatte 2 an der Naht- bzw. Kontaktstelle beider Bauteile aufgetragen wird. Alternativ kann auch eine entlang der Naht verlaufende zwischengelegte Gummidichtung verwendet werden.

Alternativ zu der das Trägerbauteil 2 fluidabdichtend abdeckenden Strömungsleithülle 1 kann das Strömungsleitelement auch als ein aufblasbarer Gassack ausgebildet sein, der an der karosseriefesten Trägerplatte 2 befestigt ist. Dadurch kann von einer fluidabdichtend gestalteten Befestigungsform, wie bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel, abgesehen werden, da der Gassack selbst ohne Zusammenwirken mit der Trägerplatte 2 den Zwischenraum 3 ausbildet.

Nachstehend wird die weitere Beschreibung in Zusammenhang mit dem als Strömungsleithülle 1 ausgebildeten Strömungsleitelement erläutert, jedoch kann diese analog durch den Gassack ersetzt werden.

Weiter ist eine Vielzahl von dünnen Drahtseilen 4, die als nichtelastische, flexibel deformierbare Formgebungsmitteln dienen, jeweils mit der Strömungsleithülle 1 und der Trägerplatte 2 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Folglich sind die Drahtseile 4 in dem Zwischenraum 3 angeordnet und über diesen an vorbestimmten Positionen zu unterschiedlich oder gleich definierten Drahtseillängen verteilt.

Im Falle der alternativen Ausführungsform mit dem als Gassack ausgebildeten Strömungsleitelement befinden sich dementsprechend die Drahtseile 4 analog zu obigen Ausführungsbeispiel im Zwischenraum 3 des Gassacks und können analoge Anordnungen und Verteilungen annehmen.

Alternativ zu den Drahtseilen 4 können ebenso reißfeste Schnüre oder Seile verwendet werden. Die Wirkung dieser Drahtseile 4 wird nachstehend bei der Funktionsbeschreibung der Strömungsleitvorrichtung erläutert.

Die Befestigungsform der Drahtseile 4 mit der Strömungsleithülle 1 oder der Trägerplatte 2 (sowie mit dem Gassack) kann eine beliebige herkömmliche Befestigungsform sein. Vorzugsweise sind die Drahtseile an deren Enden jeweils mit dem entsprechenden Bauteil verklebt.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Drahtseile 4 jeweils an deren karosserieseitigem Ende (das im Bereich der Trägerplatte 2 befindliche Drahtseilende) mit einer als Auf-/Abwickeleinrichtung fungierenden Winde (Kleinstwinde) 6 verbunden, die schematisch in 1 dargestellt ist. Die Winden 6 sind fest an die Trägerplatte montiert und wickeln bei Betätigung das Drahtseil 4 auf oder ab. Beispielsweise können die Winden 6 elektromotorisch (mittels eines Elektromotors) betätigt werden und je nach entsprechendem Betätigungssignal das Drahtseil 6 auf- oder abwickeln. Ebenso sind aber auch Winden 6 denkbar, die mittels von Torsionsfedern (oder auch anderen Federtypen) unter Vorspannung in Aufwickelrichtung stehen und somit das Drahtseil fortwährend gespannt halten. Weiter können die Winden 6 ebenso pneumatisch mittels einer pneumatischen Antriebseinrichtung betrieben werden, die in einer alternativen Ausführungsform Bestandteil des Luftfederungssystems des Fahrzeugs sein kann.

Es sei darauf hingewiesen, dass die als Auf-/Abwickeleinrichtung fungierende Winde 6 nicht zwangsweise an der karosseriefesten Trägerplatte 2 anbracht sein muss. Ebenso ist eine Anordnung denkbar, bei welcher die Winde 6 an der Strömungsleithülle 1 befestigt und mit dem im Bereich der Strömungsleithülle 1 befindlichen Drahtseilende verbunden ist.

Weiter ist der durch die Strömungsleithülle 1 und die Trägerplatte 2 ausgebildete Zwischenraum 3 mit einer Fluidpumpe 5 (nicht gezeigt) verbunden, wobei lediglich deren Zuführ-/Auslassschlauch in 1 gezeigt ist. Die Fluidpumpe 5 führt dem Zwischenraum 3 ein Fluid, welches vorzugsweise ein Gas wie Luft ist, zu und von diesem ab, wodurch das Volumen des Zwischenraums 3 gesteuert werden kann.

Die Fluidpumpe 5 kann separat für die Strömungsleitvorrichtung bereitgestellt sein, jedoch ist alternativ ebenso denkbar, dass im Falle von Luft als verwendetes Fluid die Fluidpumpe 5 Bestandteil des Luftfederungssystems des Kraftfahrzeugs ist, welches in Kraftfahrzeugen standardmäßig eingesetzt wird. In diesem Fall kann der technische Aufwand für die Einrichtung/Installation der Strömungsleitvorrichtung verringert werden.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Strömungsleitvorrichtung der Erfindung im Detail beschrieben.

Wie eingangs der Beschreibung geschildert ist, wird zwischen einer Ruhestellung und einer Wirkstellung der Strömungsleithülle 1 unterschieden, wobei nachstehend sowohl der Übergang von der Ruhestellung der Strömungsleithülle 1 in deren Wirkstellung als auch deren Rückkehr zur Ruhestellung beschrieben wird.

Zunächst wird davon ausgegangen, dass sich die Strömungsleithülle 1 in einer Ruhestellung befindet, wie in 1 gezeigt ist. Die Strömungsleithülle 1 befindet sich in dieser Stellung, wenn eine Änderung (Verringerung) des Strömungswiderstands nicht gewünscht ist, d.h. dass die ästhetische Formgebung bzw. das Design des Kraftfahrzeugs im Vordergrund steht.

Dementsprechend ist die Strömungsleithülle 1 in Ruhestellung derart ausgebildet, dass diese eine Fortführung zu den angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteilen darstellt, wie vorstehend bereits erwähnt wurde. Dabei befindet sich die Strömungsleithülle unter Vorspannung aufgrund deren Eigenelastizität. Dadurch behält die Strömungsleithülle 1 eine vorbestimmte Form bei und weist zudem eine aerodynamische Grundfestigkeit auf. Die Strömungsleithülle 1 kann auch ein vorgeprägtes Profil aufweisen, um insbesondere scharfe Konturen zu realisieren. Die Vorspannung der Strömungsleithülle 1 und deren vorbestimmte Form bei der Ruhestellung werden im Vorfeld bei der Herstellung und Konstruktion berechnet bzw. definiert.

Die Drahtseile 4, welche die Strömungsleithülle 1 und die Trägerplatte 2 miteinander verbinden, befinden sich bei der Ruhestellung der Strömungsleithülle 1 in einem nicht gespannten, aber flexibel deformierbaren Zustand, wie in 1 ersichtlich ist. Das heißt, dass diese keine Kraft aufnehmen bzw. nicht unter mechanischer Spannung stehen und somit nicht straff durch eine Zugbeanspruchung belastet werden. Auf deren Eigenschaft der Nicht-Elastizität, welche wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist, wird weiter untenstehend detailliert eingegangen.

Bei der vorstehend genannten alternativen Ausführungsform jedoch, bei welcher die an die Trägerplatte 2 montierten Winden 6 mit dem karosserieseitigen Ende der Drahtseile 6 verbunden sind, ist es jedoch möglich, die Drahtseile 6 unter geringer Vorspannung straff zu halten, um „Verhedderungen" der einzelnen Drahtseile 6 untereinander zu vermeiden.

Ebenso ist aber auch bei der obigen alternativen Ausführungsform denkbar, dass die Drahtseile 4 in der Ruhestellung bzw. im deaktivierten Zustand mittels der Winden 6 nicht lediglich unter geringer Spannung stehend straff gehalten werden, sondern unter einer vorbestimmten, für die Aufrechterhaltung der Formstabilität der Strömungsleithülle 1 erforderlichen Spannung stehen. Dies ist beispielsweise dann der Fall bzw. erforderlich, wenn durch den Winddruck im Fahrzustand des Fahrzeugs ein erhöhter Innendruck in dem Zwischenraum 3 notwendig ist, der beispielsweise größer als der außerhalb des Zwischenraums herrschende Atmosphärendruck sein soll. Dadurch kann, wie vorstehend erwähnt ist, die Formstabilität der Strömungsleithülle aufrechterhalten werden.

Aufgrund der unter Vorspannung stehenden Strömungsleithülle 1, die die aerodynamische Grundfestigkeit bzw. eine bestimmte Steifigkeit aufweist, werden Abdrücke der darunter liegenden Drahtseile 4, selbst wenn sich diese in direktem Kontakt mit der Strömungsleithülle 1 befinden, vermieden.

Die Fluidpumpe 5 ist bei der Ruhestellung der Strömungsleithülle 1 außer Betrieb, so dass der Zwischenraum 3 nicht durch diese mit Druck beaufschlagt wird. Vorzugsweise herrscht in dem Zwischenraum 3 ein Atmosphärendruck, das heißt ein der Umgebung des Kraftfahrzeugs entsprechender Druck. Dadurch wird die Strömungsleithülle 1 keiner zusätzlichen Belastung ausgesetzt, die aufgrund eines Druckunterschieds zwischen dem in der Umgebung des Fahrzeugs herrschenden Druck und dem Druck im Zwischenraum 3 hervorgerufen wird.

Der Zwischenraum 3 hat in der Ruhestellung sein minimales Volumen (minimales Vorgabevolumen), das, wie vorstehend erläutert ist, durch die vorbestimmte Form der Strömungsleithülle 1 und der davon abgedeckten Trägerplatte 2 festgelegt ist.

Bei Verlagerung der Strömungsleithülle 1 von der Ruhestellung in die Wirkstellung, welche bei der vorliegenden Erfindung zum Verringern des Strömungswiderstands des Kraftfahrzeugs dient, wird die Fluidpumpe 5 zum Zuführen eines Fluids betrieben bzw. betätigt.

Es sei angemerkt, dass die Betätigung der Fluidpumpe 5 manuell durch beispielsweise den Fahrer des Kraftfahrzeugs erfolgen kann oder ebenso automatisch. Kriterien zur Festlegung der automatischen Einschaltung/Ausschaltung der Fluidpumpe 5 sind beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. So wird die Fluidpumpe 5 zum Beispiel zum Zuführen von Fluid in den Zwischenraum 3 betrieben, wenn das Kraftfahrzeug eine festgelegte Schwellengeschwindigkeit überschreitet und vice versa.

Demnach wird dem Zwischenraum 3 mittels der Fluidpumpe 5 ein Fluid zugeführt, so dass sich der Druck in dem Zwischenraum 3 erhöht. Dadurch wird eine Druckdifferenz zwischen dem Druck des Zwischenraums 3 und dem Umgebungsdruck des Kraftfahrzeugs hervorgerufen, welche als Folge die elastisch deformierbare Strömungsleithülle 1 verformt. Somit steigt mit der Zugabe des Fluids durch die Fluidpumpe 5 das Volumen des Zwischenraums 3 stetig an, bis das maximale Volumen des Zwischenraums 3 erreicht ist.

Das maximale Volumen des Zwischenraums 3 ist erreicht, wenn die Strömungsleithülle 1 deren im voraus berechnete festgelegte Form angenommen hat, und wird vorwiegend durch Abstimmung von der Fluidzuführmenge durch die Fluidpumpe 5, der Dehnung bzw. Verformung der Strömungsleithülle 1 und der Formgebung sowie Begrenzung der Strömungsleithülle 1 durch die Drahtseile 4 bestimmt.

Im speziellen bedeutet dies, dass sich die Strömungsleithülle 1 bei der Zugabe des Fluids durch die Fluidpumpe 5 fortwährend ausdehnt und über die angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteile 7 herausragt, wie in 2 gezeigt ist. Dadurch werden die nicht elastischen, flexibel deformierbaren Drahtseile 4, die sich bei der Ruhestellung in einem losen, nicht unter Spannung stehenden Zustand befinden, in Richtung eines Spannungszustands bewegt, d.h. diese werden gestrafft.

Allerdings nimmt jedes einzelne Drahtseil 4 erst dann eine gewisse Spannung auf, wenn die Dehnung bzw. Verformung der Strömungsleithülle 1 derart fortgeschritten ist, dass die entsprechenden Befestigungspunkte des Drahtseils 5 an der Strömungsleithülle 1 und an der Trägerplatte 2 im Abstand der Drahtseillänge entsprechen. Bis dieser Zustand erreicht ist, nimmt das entsprechende Drahtseil 4 keine Spannung auf.

Aufgrund der Nicht-Elastizität der Drahtseile 4 werden diese bis zu deren Länge gespannt bzw. gestrafft und begrenzen dabei eine weitere Dehnung bzw. Verformung der Strömungsleithülle 1 an dem entsprechenden Befestigungspunkt mit der Strömungsleithülle 1, wie in 2 gezeigt ist.

Aufgrund der unterschiedlichen Längen der Drahtseile 4 und deren unterschiedlichen Befestigungspunkte an der Trägerplatte 2 und der Strömungsleithülle 1, dienen diese sowohl als Formgebungsmittel als auch eine Begrenzungseinrichtung für die Strömungsleithülle 1.

Die Form der Strömungsleithülle 1 wird somit aufgrund der Länge und der Anordnung der Befestigungspunkte der Drahtseile 5 festgelegt. Dies basiert auf der Eigenschaft der Nicht-Elastizität der Drahtseile 4, wodurch das Ausmaß der Verformung bzw. Dehnung der Strömungsleithülle 1 an der entsprechenden Stelle bestimmt wird.

Demnach kann die Form der Strömungsleithülle 1 durch die nicht-elastischen, flexibel deformierbaren Drahtseile 4 beliebig, je nach Anordnung und Länge der Drahtseile 4, und exakt festgelegt werden. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Anordnung und Länge der Drahtseile 4 derart festgelegt, dass die Strömungsleithülle 1 in deren Wirkstellung die vordefinierte Form erreicht. So können beispielsweise auch mehrere Drahtseile 4 von einem gemeinsamen an der Trägerplatte 2 befindlichen Befestigungspunkt entspringen, genauso wie auch mehrere Drahtseile 4 an einem gemeinsamen Befestigungspunkt an der Strömungsleithülle 1 angebracht sein können.

Im speziellen ist bei der alternativen Ausführungsform mit den elektromotorisch betriebenen und gesteuerten Winden 6 die Drahtseillänge sowohl bei der Ruhestellung als auch bei der Wirkstellung der Strömungsleithülle 1 variierbar, wodurch insbesondere die Form der Strömungsleithülle in der Wirkstellung variabel und demzufolge programmierbar ist. So wäre unter Anderem eine von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abhängige und entsprechend veränderliche Form der Strömungsleithülle 1 denkbar, nämlich durch spezielle Steuerung der elektromotorisch betriebenen Winden 6, die beispielsweise von einer elektronischen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden kann.

Weiter ist trotz Formgebung bzw. Begrenzung der Dehnung der Strömungsleithülle 1 darauf zu achten, dass die Fluidzuführmenge, die durch die Fluidpumpe 5 zugeführt wird, mit der Verformung bzw. Dehnung der Strömungsleithülle abgestimmt ist, wie vorstehend erwähnt ist. Das heißt im Detail, dass das Ausmaß der Fluidzuführmenge entsprechend angepasst ist, um die gewünschte Form der Strömungsleithülle 1 zu erhalten. Folglich wird die Fluidpumpe 5 bei Erreichen der benötigten Fluidzuführmenge abgeschaltet und in eine fluidabdichtende Lage gebracht, d.h. in eine Lage, bei welcher kein Fluid durch die Fluidpumpe 5 aus dem Zwischenraum 4 entweichen kann (Ventilfunktion).

Bei der Verlagerung der Strömungsleithülle 1 von der Wirkstellung zurück in die Ruhestellung wird die Fluidpumpe nicht zwangsweise benötigt. Diese muss lediglich in eine fluiddurchlassende Lage gebracht werden, so dass das in dem Zwischenraum 3 befindliche Fluid über die Fluidpumpe 5 entweichen kann.

Durch die Eigenelastizität der Strömungsleithülle 1 kehrt dieselbe in deren ursprüngliche Lage zurück, wodurch das Volumen des Zwischenraums 3 verringert wird und als Folge das in dem Zwischenraum 3 befindliche Fluid aus diesem herausgedrückt wird (Rückstellkraft).

Alternativ kann die Fluidpumpe 5 unterstützend zur Rückstellkraft der Strömungsleithülle 1 betätigt werden, um das Fluid abzuführen.

Im Falle der alternativen Ausführungsform, bei welcher die Winden 6 mit den karosserieseitigen Drahtseilenden 4 verbunden sind, können auch diese unterstützend die Verlagerung der Strömungsleithülle 1 von der Wirkstellung zurück in die Ruhestellung bewirken.

Folglich bewegt sich die Strömungsleithülle 1 aufgrund deren Eigenelastizität zu deren Ursprungsposition (Ruhestellung) zurück, so dass die Strömungsleithülle 1 wieder eine Fortführung zu den angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteilen 7 des Kraftfahrzeugs darstellt. Dabei verformen sich die Drahtseile 4 flexibel und stehen, wie vorstehend erwähnt wurde, unter keiner Vorspannung.

Es sei angemerkt, dass sich die Drahtseile 4 nicht zwangsweise in einem spannungslosen Zustand in der Ruhestellung befinden müssen, wie vorstehend erwähnt ist. Ebenso können die Drahtseile 4 unter einer derartigen Vorspannung in der Ruhestellung stehen, die zur Wahrung der Formstabilität der Strömungsleithülle 1 erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung kann unter Anderem wie folgt abgewandelt werden:

Mit der vorliegenden Erfindung wird beabsichtigt, den Strömungswiderstand derart zu verringern, dass beispielsweise ein besserer Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Daher wird die Strömungsleithülle 1 in einer Ruhestellung belassen, wenn die ästhetische Formgebung des Kraftfahrzeugs im Vordergrund steht, während die Strömungsleithülle 1 in eine Wirkstellung verlagert wird, wenn eine strömungstechnisch günstige Formgebung zur Verringerung des Strömungswiderstands von größerer Bedeutung ist.

Alternativ hierzu kann die Strömungsleitvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch zum Erhöhen des Strömungswiderstands angewandt werden. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn ein höherer Anpressdruck der Kraftfahrzeugs auf die Straßenoberfläche beabsichtigt wird. Folglich kann die Strömungsleitvorrichtung dem Anwendungszweck entsprechend ausgestaltet werden und wird in Wirk- und Ruhestellung entsprechend dem Anwendungszweck verlagert.

Somit sind die Wirk- und Ruhestellung der Strömungsleitvorrichtung nicht zwangsweise als jeweils ein ausgefahrener und eingefahrener Zustand zu deuten. Ebenso kann die Strömungsleitvorrichtung entsprechend dem Anwendungszweck im ausgefahrenen oder im Falle der Strömungsleithülle 1 im aufgeblasenen Zustand deaktiviert bzw. in Ruhestellung sein und im eingefahrenen oder unaufgeblasenen bzw. teilaufgeblasenen Zustand aktiv bzw. in Wirkstellung sein. D.h. die Wirk- und Ruhestellung der Strömungsleitvorrichtung werden anwendungsbezogen festgelegt. Beispielsweise kann eine strömungsgünstige Form gegebenenfalls auch bei nicht oder teilaufgeblasener Strömungsleitvorrichtung erreicht werden. Als Folge werden die Designmöglichkeiten erheblich erweitert und eine dauerhafte „Außen-Airbagwirkung" im niedrigen Geschwindigkeitsbereich kann realisiert werden.

Eine weitere alternative Anwendung der Strömungsleitvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, dass diese als aktiver Crash-Schutz bzw. Fußgängerschutz dient. Durch entsprechende Vergrößerung des Zwischenraums 3 und Verwendung eines hoch-reißfesten Kunststoffs für die Strömungsleithülle 1 kann ebenso eine energieaufnehmende Konstruktion zur Dämpfung eines Aufpralls mit einem anderen Objekt, beispielsweise einem Fußgänger, erzielt werden.

Zu den als dünnen Drahtseilen 4 ausgebildeten nichtelastischen, flexiblen Formgebungsmitteln kann eine alternative Ausführungsform derart beschaffen sein, dass ein- und ausfahrbare bzw. ein- und ausklappbare innere Gerüste als nichtelastische, flexible Formgebungsmittel verwendet werden. Diese sind ebenso wie im Falle der Drahtseile 4 mit der Strömungsleithülle 1 und der Trägerplatte 2 verbunden und werden beispielsweise mittels eines Elektromotors oder pneumatisch mit dem Aufblasvorgang ausgefahren bzw. ausgeklappt. Die inneren Gerüste bestehen aus verschiedenartigen Streben (beispielsweise Quer- und Längsstreben bezüglich der Trägerplatte 2), die untereinander verbunden sind. Im Falle der ein- und ausfahrbaren inneren Gerüste können die einzelnen, das Gerüst ausbildenden Streben als teleskopartige Stangen ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Drahtseile bzw. Schnüre im Inneren der teleskopartigen Stangen und werden bei dem maximalen Ausfahrhub einer teleskopartigen Stange gespannt, um deren Ausfahrvermögen zu beschränken. Somit ist es nicht zwangsweise erforderlich, die Drahtseile bzw. Schnüre an dem Trägerbauteil anzubringen, da diese lediglich in den teleskopartigen Stangen verlaufen und mit deren Enden jeweils verbunden sind. Durch derartige Gerüste, die aus unterschiedlich verlaufenden und untereinander verbunden Streben bestehen, können komplexere Strukturen der nichtelastischen, flexiblen Formgebungsmittel ausgebildet werden, die Kräfte in unterschiedlichste Richtungen übertragen können.

In einer alternativen Ausführungsform kann die als Strömungsleitelement ausgebildete Strömungsleithülle 1 mehrschichtig sein oder mit weiteren Hüllen bzw. Schichten überzogen bzw. überspannt sein. Dies ist unter Anderem auf stabilitäts- und Designgründe zurückzuführen. Durch entsprechendes geeignetes Verbinden der äußeren Schichten/Hüllen mit den inneren Schichten/Hüllen können Überstände (beispielsweise Abdrücke von den Drahtseilen) und Aussparungen (Eindrücke) ausgeglichen werden, wodurch eine glättere oder auch eine im Allgemeinen geänderte Formgebung erzielt werden kann.

Eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein elastisch deformierbares Strömungsleitelement auf, das an einem fahrzeugfesten Trägerbauteil so angebracht ist, um aus einer Ruheposition heraus eine aerodynamische Wirkposition einnehmen zu können. Das Strömungsleitelement ist ein elastisch aufblasbarer Gassack oder eine mit dem Trägerbauteil zusammenwirkende elastisch dehnbare Membran, deren aerodynamische Form durch zumindest ein unelastisches, flexibel deformierbares Formgebungsmittel bestimmt wird, das jeweils mit dem Trägerbauteil und dem Gassack oder der Membran verbunden ist.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform und deren alternative Ausführungsformen sind als illustrativ und nicht einschränkend zu betrachten und können innerhalb des Könnens eines Fachmann beliebig abgewandelt werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird lediglich durch die anliegenden Ansprüche festgelegt.


Anspruch[de]
Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem elastisch deformierbaren Strömungsleitelement (1), das an einem fahrzeugfesten Trägerbauteil (2) so angebracht ist, um aus einer Ruhestellung heraus eine aerodynamische Wirkstellung einnehmen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (1) ein elastisch aufblasbarer Gassack oder eine mit dem Trägerbauteil (2) zur Ausbildung eines Druckraums zusammenwirkende elastisch dehnbare Membran ist, dessen/deren aerodynamische Form durch zumindest ein unelastisches, flexibel deformierbares Formgebungsmittel (4) oder ein Gerüst bestimmt wird, das jeweils mit dem Trägerbauteil (2) und dem Gassack oder der Membran verbunden ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum (3) durch abdichtende Befestigung des als Membran ausgebildeten Strömungsleitelements (1) an dem Trägerbauteil (2) oder durch das als Gassack ausgebildete Strömungsleitelement (1) geschaffen wird, der den Druckraum bildet und dessen Volumen durch Zufuhr/Abgabe eines den Zwischenraum (3) füllenden Fluids festlegbar ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimales Volumen des Zwischenraums (3) eine Ruhestellung und ein maximales Volumen des Zwischenraums (3) eine Wirkstellung des Strömungsleitelements (1) bewirkt. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (3) mit einer Fluidpumpe (5) zum Zuführen/Abführen des Fluids in/aus den Zwischenraum (3) verbunden ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (1) in der Ruhestellung unter Vorspannung aufgrund dessen Eigenelastizität steht und in der Wirkstellung elastisch derart gedehnt wird, dass die nichtelastischen, flexibel deformierbaren Formgebungsmittel (4) gespannt sind und die Form des Strömungsleitelements (1) dadurch vorgeben. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtelastischen, flexibel deformierbaren Formgebungsmittel (4) jeweils mit einer an dem Fahrzeug angebrachten Auf-/Abwickeleinrichtung (6) ausgestattet sind, die die Formgebungsmittel (4) bei Übergang von der Wirkstellung zur Ruhestellung aufwickelt. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf-/Abwickeleinrichtung (6) eine Winde ist, die durch einen Elektromotor oder durch eine pneumatische Antriebseinrichtung zum Auf- und Abwickeln betrieben wird. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidpumpe (5) teil eines Luftfederungssystems des Fahrzeugs ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtelastische, flexibel deformierbare Formgebungsmittel (4) vorzugsweise eine Schnur oder ein Seil ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Strömungsleitelement (1) aus gummiähnlichen Kunststoff besteht. Strömungsleitvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Strömungsleitelement (1) derart an dem Fahrzeug in dessen Ruhestellung angeordnet ist, dass dieses eine Fortführung zu daran angrenzenden, benachbarten Karosseriebauteilen (7) des Fahrzeugs darstellt. Strömungsleitvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (2) eine hinter den Karosseriebauteilen (7) des Fahrzeugs angeordnete Platte ist, an welcher das Strömungsleitelement (1) angebracht ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid vorzugsweise ein Gas wie Luft ist. Strömungsleitvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Formgebungsmittel (4) in der Wirkstellung des Strömungsleitelements (1) mittels der Auf-/Abwickeleinrichtung (6) variabel festlegbar ist.






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